Wie viele Valenzelektronen hat Vanadium?

Vanadium, das Element der Gruppe 5, ist Symbol “V”. Vanadium kann als Übergangselement angesehen werden. Vanadium ist ein Übergangselement. Daher wurden die Valenzelemente von Vanadium unterschiedlich bestimmt. Dieser Artikel erklärt ausführlich die Valenzelektronen für Vanadium.  Es kann mit Stahl und Eisen legiert werden, um Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl, hochfesten niedriglegierten Stahl und verschleißfesten Gusseisen herzustellen. 

Geschichte und Verwendung

Andres Manuel Del Rio, ein spanischer Chemiker, entdeckte Vanadium im Jahr 1801. Rio schickte Vanadiumerzproben und einen Brief, in dem seine Methoden detailliert beschrieben wurden, zur Analyse und Bestätigung an das Institute de France, Paris, Frankreich. Rios Brief, den er von Rio Erythronium genannt hatte, ging bei einem Schiffsunglück verloren. Das Institut erhielt nur seine Proben. Es enthielt auch eine Notiz, die erklärte, wie dieses neue Element, das Rio von Rio Erythronium genannt hatte, wie Chrom aussah. Rio zog die Behauptung zurück, nachdem er einen Pariser Brief erhalten hatte, in dem seine Entdeckung bestritten wurde. Nils Gabriel Sefstrom (ein schwedischer Chemiker) entdeckte Vanadium im Jahr 1830, nachdem er Proben aus einer schwedischen Mine analysiert hatte. Sir Henry Enfield Roscoe (ein englischer Chemiker) isolierte 1867 Vanadium durch Mischen von Vanadiumtrichlorid mit Wasserstoffgas (H₂ ).

Fast 80 % werden in der Ferrovanadium-Produktion oder als Zusatz zu Stahl verwendet. Ferrovanadium, eine starke und korrosionsbeständige Eisenlegierung, die zwischen 1 % und 6 % Vanadium enthält, wird Ferrovanadium genannt. Vanadium-Stahl und Ferrovanadium werden zur Herstellung von Teilen für Düsentriebwerke, Achsen, Kurbelwellen, Zahnräder, Federn und Schneidwerkzeuge verwendet.

Platz von Vanadium (V) im Periodensystem

Biologische Rolle

Vanadium ist ein essentielles Mineral für einige Arten, wie den Menschen. Allerdings brauchen wir nur sehr wenig. Vanadium ist nur 0,01 mg pro Tag. Dies reicht aus, um unseren täglichen Bedarf zu decken. Vanadium kann in einigen Verbindungen giftig sein.

Isotope

Es gibt 20 Vanadiumisotope, die von V-23 bis V-43 reichen. Vanadium hat nur ein stabiles Isotop, V-51. V-50 ist stabil, mit einer Halbwertszeit von 1,4 x 10 ¹⁷ Jahren. Natürliches Vanadium ist meist eine Mischung aus den beiden Isotopen Vanadium-50 (0,24 %) und Vanadium-5 (99,76 %).

Natürliche Fülle

Vanadium kommt in 65 Mineralien vor, darunter Vanadinit und Carnotit. Es kann auch in bestimmten Eisenerzen, Phosphatgestein und Rohölen als organische Komplexe gefunden werden. Vanadiumoxid wird mit Calcium in einem Druckbehälter reduziert, um Vanadiummetall herzustellen. Reduziere Vanadium(III),chlorid mit Magnesium, um Vanadium von hoher Reinheit zu erhalten.

Auswirkungen von Vanadium auf die Umwelt

Vanadium kommt in vielen Arten von Pflanzen, Tieren, Wirbellosen und Fischen vor. Vanadium kann in Muscheln und Krabben bioakkumuliert werden, was zu Konzentrationen führen kann, die bis zu 10 5 bis 10 6 höher sind als im Meerwasser. Vanadium hemmt Enzyme bei Tieren. Dies hat viele neurologische Auswirkungen. Vanadium kann auch Atemprobleme, Lähmungen und negative Auswirkungen auf die Leber oder die Nieren verursachen.

Laborversuche an Versuchstieren haben gezeigt, dass Vanadium bei männlichen Tieren das Fortpflanzungssystem schädigen und sich in der weiblichen Plazenta anreichern kann.

Wo findet man Vanadium?

Vanadium, das fünfthäufigste Übergangsmetall, ist auch das achtundzwanzigste häufigste Element aller Elemente des Periodensystems. Vanadium macht 0,136 Prozent des Gesteins der Erdkruste aus. Vanadium kommt in verschiedenen Mineralien vor, darunter Vanadinit und Roscoelit, Kohle und Rohöl. Es kann in vielen Ländern wie Mexiko, Venezuela und Mexiko im Handel erworben werden. China, Südafrika und Russland. Einige Mineralwasserquellen und einige wirbellose Tiere oder Pflanzen weisen einen hohen Vanadiumgehalt auf.

Was sind die Valenzelemente von Vanadium(V)?

Vanadium ist das erste Element der Gruppe 5. Die Elemente der Gruppen 3-12 können als Übergangselemente bezeichnet werden.

Die Anzahl der Elektronen, die in der letzten Umlaufbahn der Umlaufbahn verbleiben, ist das Valenzelektron. Bei Übergangselementen befinden sich die Valenzelektronen jedoch noch in der inneren Schale (Bahn). Aufgrund der Konfiguration von Vanadium (V) ist klar, dass sich die letzten Elektronen im d-Orbital befinden. Die Eigenschaften eines Elements werden durch die Valenzelemente bestimmt und spielen auch bei der Bildung von Bindungen eine Rolle.

Wie viele Protonen und Elektronen enthält ein Vanadium-Molekülatom?

Der Kern befindet sich im Zentrum eines Atoms. Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen. Die Ordnungszahl V ist 23. Die Anzahl der Protonen in einem Stoff wird als Ordnungszahl bezeichnet. Die Anzahl der in Vanadium gefundenen Protonen beträgt 23. Eine kreisförmige Hülle außerhalb des Kerns beherbergt Elektronen, die Protonen entsprechen. Ein Vanadiumatom enthält insgesamt 23 Elektronen.

Die Differenz zwischen der Anzahl und Atomen der Atommasse eines Elements und der Anzahl ist die Anzahl der Neutronen. Die Neutronenzahl n = Atommassenzahl (A)-Ordnungszahl (Z)

Wir wissen, dass Vanadium die Ordnungszahl 23 und sein Atomgewicht 51 (50,9415u) hat. Neutron (n) = 51 – 23 = 28. Vanadium hat also 28 Neutronen.

Valenz ist die Fähigkeit eines Atoms eines chemischen Elements, eine bestimmte Anzahl chemischer Bindungen mit anderen Atomen einzugehen. Es nimmt Werte von 1 bis 8 an und kann nicht gleich 0 sein. Es wird durch die Anzahl der Elektronen bestimmt, die ein Atom verbraucht, um chemische Bindungen mit einem anderen Atom zu bilden. Die Valenz ist ein reeller Wert. Numerische Wertigkeiten werden mit römischen Ziffern angegeben (I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Wie kann man berechnen, wie viele Valenzelektronen sich in einem Vanadium(V)-Atom befinden?

In wenigen Schritten können Sie die Wertigkeit von Elektronen bestimmen. Eine davon ist die Elektronenkonfiguration. Es ist unmöglich festzustellen, ob die Elektronenkonfiguration fehlt. Es ist einfach, die Elektronenkonfiguration aller Elemente zu bestimmen. Das Atommodell von Bohr kann nicht verwendet werden, um die Wertigkeit der Übergangselemente zu bestimmen. In der inneren Schale befinden sich die Valenzelemente des Übergangselements. Es ist jedoch möglich, das Valenzelement eines Übergangselements nach dem Aufbauprinzip zu bestimmen. So können wir die Wertigkeit von Vanadium (V) bestimmen.

Ermitteln der Gesamtzahl der Elektronen in Vanadium (V)

Zunächst müssen wir wissen, wie viele Elektronen sich im Vanadium (V-Atom) befinden. Die Anzahl der Protonen im Vanadium wird benötigt, um die Anzahl der Elektronen zu berechnen. Sie müssen die Ordnungszahl des Elements Vanadium kennen, um die Anzahl der Elektronen herauszufinden. Das Periodensystem kann uns helfen, die Ordnungszahlen zu bestimmen. Das Periodensystem liefert die Informationen, die zur Berechnung der Ordnungszahlen von Vanadiumkomponenten benötigt werden. Die Anzahl der Protonen in einem Atom ist die Ordnungszahl. Außerdem können Elektronen, die Protonen gleich sind, außerhalb des Kerns gefunden werden.

Daraus können wir schließen, dass es Elektronen gibt, die gleich oder größer sind als die Ordnungszahlen in Vanadiumatomen. Wir können sehen, dass Vanadium (V) eine Ordnungszahl von 23 aus dem Periodensystem hat. Die Gesamtzahl der Elektronen in einem Vanadiumatom beträgt daher 23.

Die Begriffe „ Oxidationsgrad “ und „ Wertigkeit “ sind zwar nicht identisch, aber zahlenmäßig nahezu identisch. Die bedingte Ladung eines Atoms wird als Oxidationszustand bezeichnet. Es kann entweder positiv oder negativ sein. Valenz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Atoms, Bindungen einzugehen. Es kann keinen negativen Wert haben.

Müssen Sie die Elektronenkonfiguration von Vanadium durchführen?

Schritt 2 ist entscheidend. Die Elektronen von Vanadium (V) müssen in diesem Schritt organisiert werden. Die Elektronenkonfiguration für Vanadium zeigt, dass es vier Schalen gibt. Eine Schale enthält zwei Elektronen; die zweite hat acht Elektronen. Eine dritte Schale hat 11 Elektronen. Eine vierte Schale hat zwei Elektronen. Die Elektronenkonfiguration für Vanadium durch die Unterbahn ist 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d ³  4s ² .

Berechnen Sie die Gesamtelektronen durch Bestimmung der Valenzschale

Der dritte Schritt beinhaltet die Diagnose der Umlaufbahn (Valenzschale). Die Valenzschale ist die Schale, die der Elektronenkonfiguration folgt. Die Anzahl der Elektronen, die in der Gesamtheit einer Valenzschale enthalten sind, wird als Valenzelektronen bezeichnet. Die Valenzelemente von Übergangselementen befinden sich jedoch in der inneren Umlaufbahn. Um die Wertigkeit des Übergangselements zu bestimmen, müssen Sie die Gesamtzahl der Elektronen des d-Orbitals zu den Elektronen in der letzten Umlaufbahn eines Atoms addieren. Die Elektronenkonfiguration von Vanadium zeigt, dass die letzte Schale des Vanadiums zwei Elektronen enthält, während das d-Orbital drei Elektronen enthält (3d ³ ). Die Valenzelektronen von Vanadium sind fünf.

1.  Die Wertigkeit ist ein numerisches Merkmal der Fähigkeit von Atomen eines bestimmten Elements, sich mit anderen Atomen zu verbinden.
2. Die Wertigkeit von Wasserstoff ist konstant und gleich eins.
3. Die Wertigkeit von Sauerstoff ist ebenfalls konstant und gleich zwei.
4. Die Wertigkeit der meisten anderen Elemente ist nicht konstant. Sie kann durch die Formeln ihrer binären Verbindungen mit Wasserstoff oder Sauerstoff bestimmt werden.

Wie viele Valenzelemente hat das Vanadiumion (V ²⁺ und V ³⁺ )?

Die Elemente mit 1 oder 2 Elektronen in ihrer Schale geben Elektronen zur Bindungsbildung ab. Kationen sind Elemente, die Elektronen abgeben, um Bindungen einzugehen. Das Vanadiumatom gibt zwei Elektronen in einem 4s-Orbital ab, um ein Vanadium (V ²⁺ ) umzuwandeln. Vanadium kann als Kationenelement bezeichnet werden. Es gibt zwei Typen: V ²⁺ und V ³⁺ .

V – 2e – V ²⁺

Hier kann die Elektronenkonfiguration für das Vanadiumion (V ²⁺ ) als 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d ³ gesehen werden .  Die Elektronenkonfiguration für Vanadium-Ion (V ) zeigt die drei Schalen von Vanadium. Die letzte Schale enthält elf Elektronen. Denn die elf Valenzelektronen im Vanadium (V ²⁺ ) können genutzt werden.

V – 3e – V ³⁺

Im Gegensatz dazu ist die Elektronenkonfiguration von Vanadiumionen (V ³⁺ ) 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d ² .  Diese Elektronenkonfiguration für das Vanadiumisotop (V ³⁺ ) zeigt, dass das Vanadiumion drei Schalen hat, während die letzte Schale zehn Elektronen hat. In diesem Fall sind die Valenzelemente des Vanadiumions (V ³⁺ ) zehn.

Was ist die Vanadiumwertigkeit?

Valenz ist die Fähigkeit des Atoms eines Elements, sich während der Bildung eines Moleküls mit einem anderen Atom zu verbinden. Es gibt Regeln, die Ihnen helfen, festzustellen, ob Sie eine Wertigkeit haben. Die Wertigkeit ist die Summe aller Elektronen, die ungepaart im letzten Orbital einer Elektronenkonfiguration nach einer Elektronenkonfiguration sind.

Die Elektronenkonfiguration des Elements ist auch ein Faktor bei der Bestimmung der Wertigkeit. Im Grundzustand ist die Elektronenkonfiguration von Vanadium 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d _xy ¹  3d _yz ¹  3d _zx ¹  4s ² .  Diese Elektronenkonfiguration zeigt die drei ungepaarten Elektronen in Vanadium. Daher ist die Wertigkeit von Vanadium 3. Vanadium (V), das die Oxidationsstufen +2, +3, +4 (+5) hat. Die Wertigkeit für Vanadium ist daher 2,3,4,5. Die Bindungsbildung bestimmt die Oxidations- und Wertigkeitszustände. Die häufigste Verwendung von Vanadium ist für seine Wertigkeit 4 oder 5.

Oxide

Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit sind Vanadiumoxide ein wichtiger industrieller Bestandteil. Sie werden in Ferrovanadium-Legierungen verwendet, bei denen es sich um Stahllegierungen handelt. Vanadiumoxidmetalle reagieren bei Hitze über 660 °C (1220 °F) und können leicht oxidieren. Jedem Oxidationszustand ist eine bestimmte Farbe zugeordnet.

Vanadium(II)

Vanadiummonoxid (VO) ist ein elektronisches neutrales Reagenz. Es ist ein grauer metallischer Feststoff, der als elektrischer Leiter verwendet werden kann. Der Schmelzpunkt von 1789 °C (3252,2 °F) ist hoch. Die Lösung hat eine violette Farbe und oxidiert an der Luft zu Vanadium (III). Dadurch ändert sich die Farbe auf grün. Blaue Vanadiumionen können auch durch Zugabe von Stickstoff zu Vanadium(II), Lösung, VO ²⁺ erzeugt werden .

Vanadium(III)

Vanadiumtrioxid (V ₂ O ₃ ) ist ein schwarzer, kristalliner, unlöslicher Feststoff. Dieses basische Oxid kommt natürlicherweise im Karelianit-Mineral vor. Es wirkt auch als Reduktionsmittel. Vanadiumtrioxidoxide entstehen, wenn sie Sauerstoff ausgesetzt werden. Sie bilden den blau gefärbten Vanadium (IV)-Zustand.

Vanadium(IV)

Vanadiumdioxid (VO ₂ ) ist eine amphotere Substanz, die sowohl als Base als auch als Säure wirken kann. Vanadiumdioxid, auch bekannt als VO ²⁺ , ist eine blau gefärbte Vanadylverbindung, die dissoziiert, wenn sie in eine Säurelösung gegeben wird. _{Vanadiumdioxid kann in einer basischen Lösung [V 4} O ₉ ] ² gelblich-braune Hypovanadationen erzeugen .

Vanadium(V)

Vanadiumpentoxid (V ₂ O ₅ ) ist aufgrund seiner thermischen Stabilität die wichtigste Verbindung von Vanadium. Es ist schwer wasserlöslich und hat eine Dichte von 3,35 g/cm ³ . Dieses Pulver hat eine gelb-rote Farbe und kann zur Herstellung von supraleitenden Magneten mit Galium verwendet werden. Diese Verbindung ist toxisch, wenn sie eingeatmet, verschluckt oder mit der Haut in Berührung kommt, trotz ihrer weitreichenden Verwendungsmöglichkeiten. Unter sauren Bedingungen kann Ammoniummetavanadat (NH ₄ VO ₃ ), eine Verbindung, in der Vanadium in der Oxidationsstufe +5 vorkommt, reduziert werden. Vanadium (V) kann durch Zugabe von Zink und mäßig konzentrierten Säuren zu Vanadium reduziert werden.

Vanadiumhaltige Mineralien wie Carnotit werden zur Gewinnung von Vanadium verwendet. Das Carnotit-Erz wird zunächst einem Laugungsprozess unterzogen. Danach wird es 24 Stunden lang mit heißer Schwefelsäure und einem Oxidationsmittel behandelt. Vanadium wird durch den Auslaugungsprozess in ein lösliches Natrium umgewandelt. Vanadium kann auch in Carnotit gefunden werden. Daher können auch Uransalze gewonnen werden. Das verbleibende „Erz“ wird nach dem Filtern der Salze weiterverarbeitet. Dadurch kann Vanadium von Uran getrennt und einer Fällungsreaktion unter Verwendung von Ammoniumsulfat unterzogen werden. Die Fällungsreaktion führt zu Ammoniummetavanadat. Schließlich kann Ammoniummetavanadat filtriert und zu Vanadiumpentoxid calciniert werden.

Verweise:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Vanadium
• https://www.rsc.org/periodic-table/element/23/vanadium
• https://www.vedantu.com/chemistry/vanadium
• https://www.ciaaw.org/vanadium.htm